Wstępna ocena wpływu stopnia rozdrobnienia komponentów i

Rynkiewicz Marek∗
Zakład U ytkowania Maszyn i Urz dze Rolniczych
Akademia Rolnicza w Szczecinie
Wst pna ocena wpływu stopnia rozdrobnienia komponentów
i ci nienia pary na wytrzymało kinetyczn paszy granulowanej
Streszczenie
Badania własne wykazały, e wzrost stopnia rozdrobnienia granulowanych
komponentów mieszanek paszowych oraz wzrost ci nienia wpływa na
polepszenie wyników wytrzymało ci kinetycznej paszy granulowanej.
Umo liwia to sterowaniem warto ci wytrzymało ci kinetycznej, bez potrzeby
ingerencji w parametry techniczne linii granulowania pasz.
Słowa kluczowe: stopie rozdrobnienia, wytrzymało
kinetyczna
Oznaczenia:
d06 – pasza o redniej rednicy cz stek komponentów 0,6 mm
d07 – pasza o redniej rednicy cz stek komponentów 0,7 mm
d1.6 – pasza o redniej rednicy cz stek komponentów 1,6 mm
Pdi – wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej [%]
Pk – ci nienie pary podawanej do kondycjonera [MPa]
– geometryczna rednia wa ona wielko cz stek [mm]
dg
Wi – masa pozostało ci na poszczególnych sitach i dnie [g]
dzi – rednica zast pcza poszczególnych frakcji [mm]
n
– liczba sit wraz z dnem
Pdi – wytrzymało kinematyczna granul [%] (P→Pmax),
mi – masa granul pozostałych na sicie po badaniu wytrzymało ci [g],
m – masa próbki laboratoryjnej badanych granul - 500 g.
Wst p:
Du e zapotrzebowanie rynku na produkty pochodzenia zwierz cego o wysokiej jako ci
(mi sa, mleka, jaj oraz ich przetworów), wymaga stosowania w chowie zwierz t
odpowiednich pasz. Pełnoporcjowe mieszanki paszowe, o składzie zapewniaj cym
dostarczanie składników pokarmowych s niezb dne do zaspokajania potrzeb ywieniowych
zwierz t. Badania prowadzone w ró nych o rodkach wskazuj , e zwierz ta uzyskuj
wi ksze przyrosty, je eli karmione s paszami granulowanymi odpowiedniej jako ci.
Audet [1995] i Payne [1997] podaj , e wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej jest
jedn z najwa niejszych cech jako ci granulatu. Wytrzymało
kinetyczn opisuje
Grochowicz [1996, 1998]. Payne [1994] jako paszy granulowanej, uto samia wył cznie
z pomiarem wytrzymało ci kinetycznej. Mc Ellhiney [1995] w swoim opracowaniu
207
dotycz cym kontroli jako ci pasz, pod poj ciem jako ci paszy granulowanej wymienia
równie tylko wytrzymało
kinetyczn . Wysoka warto
wytrzymało ci kinetycznej
oznacza, e pasza granulowana jest bardziej trwała tzn. granule nie ulegaj uszkodzeniu
podczas transportu od producenta do hodowcy oraz w transporcie wewn trznym. W trakcie
transportu granule mog by poddawane cieraniu i łamaniu. Behnke [1996] podaje
nast puj cy procentowy udział wpływu czynników procesu granulacji na jako paszy
granulowanej: u yte składniki w 40%, stopie rozdrobnienia oraz proces kondycjonowania po
20%, parametry matrycy w 15%, a najmniejszy wpływ ma proces chłodzenia - 5%.
Celem pracy była ocena wpływu stopnia rozdrobnienia komponentów mieszanek paszowych
i ci nienia pary podawanej do kondycjonera granulatora wytrzymało kinetyczn paszy
granulowanej.
Metodyka bada
Badania przeprowadzono na granulatorze DPAA z matryc pier cieniow , o poziomej osi, z
dwoma rolkami prasuj cymi. rednica otworów matrycy wynosiła 4 mm. Granulowana
mieszanka składała si z nast puj cych komponentów: kukurydza – 33,4%, pszenica 33,2%,
soja 23,1%, ruta rzepakowa 3,0%, olej ro linny 1,3% i koncentrat 6,0%. Komponenty
mieszanki paszowej były rozdrabniane w rozdrabniaczu bijakowym przy wykorzystaniu sit
o rednicy otworów 2mm, 2,5 mm 3,5 mm. Sita rozdrabniacza o ró nych rednicach oczek
umo liwiły rozdrobnienie komponentów do redniej rednicy cz stek: 0,6 mm, 0,7mm i
1,6mm. Mieszanki te, w zale no ci od stopnia rozdrobnienia oznaczono odpowiednio d06, d07
i d1.6. Proces produkcji paszy granulowanej przeprowadzono na granulatorze, do
kondycjonera którego podawano par wodn pod ci nieniem od 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40
i 0,45 MPa. Temperatura mieszanki po kondycjonowaniu wynosiła 80 ± 100C, a wydajno
granulatora 11500 kg/h.
Oznaczanie stopnia rozdrobnienia komponentów przeprowadzono dla próbek laboratoryjnych
o masie 100 g badanej paszy. Pasz wsypywano na górne sito przesiewacza laboratoryjnego
(stosowano sita o rednicy oczek: 10,0; 8,0; 6,0; 5,0; 4,0; 3,0; 2,0; 1,0; 0,5; 0,2 i 0,1 mm)
i przesiewano 3 minuty z cz stotliwo ci 100 Hz i amplitudzie równej 130 mm (zgodnie
z PN– 89/R–64798). Po 3 min. przerywano przesiewanie, ostukiwano boki ramek i ponownie
przesiewano przez 1 min. Po zako czeniu ka d frakcj wa ono z dokładno ci do 0,1 g. Na
tej podstawie obliczano redni geometryczn wa on wielko cz stek według wzoru:
dg = 10x
(1)
i =n
w którym x =
i −1
Wi lg d zi
i =n
i =1
(2)
Wi
W dalszej cz ci pracy redni geometryczn wa on wielko
podawano jako redni rednic cz stek mieszanki paszowej.
cz stek mieszanki paszowej
Pomiar wytrzymało ci kinetycznej paszy granulowanej przeprowadzono przy wykorzystaniu
testera mechanicznego ZU-05. Tester ZU-05 (rys. 1) zbudowany jest z komory stalow o
wymiarach 285 x 285 x 120 mm, w której po przek tnej umieszczona jest płytka stalowa o
wymiarach 230 x 50 x 2 mm (PN-R-64834). Komora testera obracana jest wokół swojej osi
z pr dko ci 50 obr/min. Do pomiarów przygotowano próbki o masie co najmniej 3 kg z
208
próbek pierwotnych. Z próbki ogólnej odsiewano rozkruszone cz ci na sicie o rednicy
otworów mniejszej o 1 mm od rednicy granul, a nast pnie pobierano trzy próbki
laboratoryjne o masie 500 ± 0,5g ka da. Próbk umieszczano w komorze, któr wirowano
przez 10 min. Po zatrzymaniu testera próbk odsiewano na sicie o oczkach o rednicy
otworów mniejszej o 1 mm od rednicy granul, a pozostało na sicie wa ono. Wytrzymało
kinetyczn paszy granulowanej obliczano wg wzoru:
Pdi =
mi
⋅ 100
m
(3)
Analiz statystyczn przeprowadzono przy pomocy programu Statistica i Excel. Dla
wszystkich parametrów sprawdzono ich zgodno z rozkładem normalnym. Do zbadania
rozkładu badanych cech posłu ono si testem Shapiro – Wilka. Jako krytyczny poziom
istotno ci przyj to p = 0,05. Dla parametrów obliczano redni arytmetyczn . Istotno ró nic
warto ci rednich w wi cej ni dwóch populacjach, dla parametrów o rozkładzie normalnym i
o jednorodnych wariancjach sprawdzono testem ANOVA. Jednorodno
wariancji
sprawdzano testem Levene’a. Sprawdzenia ró nic mi dzy rednimi z poszczególnych grup
dokonano w oparciu o test Tukey’a. Istotno ró nic warto ci rednich w wi cej ni w dwóch
populacjach, gdy parametry miały rozkład ró ny od normalnego lub nie miały jednakowych
wariancji, sprawdzono testem Kruskala-Wallisa.
Wyniki bada
Przeprowadzone badania wykazały, e dla badanych pasz granulowanych: d0.6, d0.7 i d1.6, wraz
ze wzrostem ci nienia pary podawanej do kondycjonera granulatora, wytrzymało
kinetyczna rosła (rys. 1, 2 i 3). W przypadku paszy d0.6 rednia warto wytrzymało ci
kinetycznej wzrosła z 96,2% (tab. 1), przy ci nieniu pary podawanej do kondycjonera
granulatora 0,20 MPa, do 98,9% przy maksymalnym ci nieniu pary (0,54MPa). W przypadku
paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy cz stek 0,7 mm, wytrzymało
kinetyczna wzrosła z 91,5% do 96,3%. Najwi kszy wzrost wytrzymało ci kinetycznej
zaobserwowano dla paszy o najmniejszym stopniu rozdrobnienia (d1,6) i wyniósł on 5,1%.
Przeprowadzona analiza statystyczna potwierdziła statystycznie istotne ró nice warto ci
rednich wytrzymało ci kinetycznej pasz d0.6, d0.7 i d1.6, wraz ze wzrostem ci nienia pary.
Ró nice te potwierdzaj równie rys. 1, 2 i 3. Uzyskane stwierdzenie potwierdza praca
Csermely’a [1997], który równie uzyskał podobne zalezno ci.
W pracy równie dokonano oceny wpływu stopnia rozdrobnienia komponentów na wyniki
wytrzymało ci kinetycznej paszy granulowanej. Wi ksze warto ci wytrzymało ci kinetycznej
paszy granulowanej, uzyskiwano dla wi kszych stopni rozdrobnienia granulowanych
komponentów. Najni sze wyniki wytrzymało ci kinetycznej zaobserwowano dla paszy, która
była granulowana z komponentów o redniej rednicy cz stek 1,6 mm. Najni sza warto
wytrzymało ci kinetycznej wyniosła 83,0%, a najwy sza, jak uzyskano dla tej paszy 88,1%.
Warto ta była równie ni sza od minimalnych warto wytrzymało ci kinetycznej pasz d0.6,
d0.7, których minimalna warto odpowiednio wynosiła 96,2% i 91,5%. Przeprowadzono
analiza statystyczna wykazała statystycznie istotne ró nice warto ci rednich uzyskanych
wyników wytrzymało ci kinetycznej, w zale no ci od stopnia rozdrobnienia granulowanych
komponentów. Uzyskane w trakcie bada wyniki potwierdziły si z pracami: Wondra
i innych. [1995], Payne’go [1997] i Dozier’a [2001].
209
d 0.6
99,5
98,9
99,0
98,3
98,5
98,0
Pdi [%]
98,0
97,4
97,5
97,1
97,0
96,5
96,2
96,0
95,5
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Pk [MPa]
rednia
rednia±Bł d std
rednia±Odch.std
Rys.1. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,6 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20
do 0,45 MPa.
d 0.7
97
96,3
95,7
96
Pdi [%]
95
94,0
94
93,4
93
92,4
92
91,5
91
90
0,20
0,25
0,30
0,35
Pk [MPa]
0,40
0,45
rednia
rednia±Bł d std
rednia±Odch.std
Rys.2. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,7 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20 do 0,45
MPa.
210
d 1.6
89
88,1
88
87,0
Pdi [%]
87
86
85,6
84,9
85
83,8
84
83,0
83
82
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
Pk [MPa]
0,45
rednia
rednia±Bł d std
rednia±Odch.std
Rys.3. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 1,6 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20 do 0,45
MPa.
100
98
97,7
96
93,9
Pdi [%]
94
92
90
88
85,4
86
84
82
d0.6
d0.7
d1.6
rednia
rednia±Bł d std
rednia±Odch.std
Odstaj ce
Ekstremalne
Rys.4. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,6; 0,7 i 1,6 mm.
211
Tabela 1. Uzyskane w trakcie bada
rednie wyniki wytrzymało ci kinetycznej paszy
granulowanej z komponentów o redniej rednicy cz stek 0,6; 0,7 i 1,6 mm
L.p.
Ci nienie Wytrzymało kinetyczna [%]
pary [MPa]
d0.6
d0.7
d1.6
1
0,20
96,2
91,5
83,0
2
0,25
97,1
92,4
83,8
3
0,30
97,4
93,4
84,9
4
0,35
98,0
94,0
85,6
5
0,40
98,3
95,7
87,1
6
0,45
98,9
96,3
88,1
Podsumowanie
Badane parametry procesu granulowania tj. ci nienia pary podawanej do kondycjonera
granulatora i stopnia rozdrobnienia granulowanych komponentów wpływały na wyniki
wytrzymało ci kinetycznej paszy granulowanej. Najwi ksze wyniki wytrzymało ci
kinetycznej zaobserwowano dla paszy, która była granulowana z komponentów o redniej
rednicy cz stek 0,6 mm i ci nieniu pary 0,45 MPa, i warto ta wyniosła 98,9 %. Wraz ze
zmniejszaniem stopnia rozdrobnienia, spadała wytrzymało kinetyczna. Podobnie przy
zmniejszaniu ci nienia pary podawanej do kondycjonera granulatora. Najmniejszy wynik
wytrzymało ci kinetycznej uzyskano dla paszy granulowanej z komponentów o najwi kszej
redniej rednicy cz stek, która wynosiła 1,6 mm i minimalnym ci nieniu, które wynosiło
0,20 MPa. Producenci pasz, d c do zwi kszania jako ci paszy granulowanej mog wpływa
na ko cow ocen wytrzymało ci paszy granulowanej, w okre lonych granicach, dokonuj c
zmiany dwóch parametrów tj. stopnia rozdrobnienia komponentów i ci nienia pary podawanej
do kondycjonera granulatora, bez technicznej modyfikacji parametrów linii technologicznej
granulacji, które to zmiany mog powodowa wi ksze koszty, a tym samym wpływa na cen
ko cow paszy granulowanej.
212
Spis tabel i rysunków
Tabela 1. Uzyskane w trakcie bada
rednie wyniki wytrzymało ci kinetycznej paszy
granulowanej z komponentów o redniej rednicy cz stek 0,6; 0,7 i 1,6 mm.
Table 1. The average results obtained during the research for kinetic resistance of granulated
fodder of components with average particle diameter 0.6; 0.7 and 1.6 mm.
Rys.1. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,6 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20
do 0,45 MPa.
Fig. 1. Kinetic resistance of granulated fodder of components of the average particle diameter
0.6 mm and the pressure of steam provided to the pelleting machine conditioner from 0.20 to
0.45 Mpa.
Rys.2. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,7 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20
do 0,45 MPa.
Fig. 2. Kinetic resistance of granulated fodder of components of the average particle diameter
0.7 mm and the pressure of steam provided to the pelleting machine conditioner from 0.20 to
0.45 Mpa.
Rys.3. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 1,6 mm przy i ci nieniu pary podawanej do kondycjonera granulatora od 0,20
do 0,45 MPa.
Fig. 3. Kinetic resistance of granulated fodder of components of the average particle diameter
1.6 mm and the pressure of steam provided to the pelleting machine conditioner from 0.20 to
0.45 Mpa.
Rys.4. Wytrzymało kinetyczna paszy granulowanej z komponentów o redniej rednicy
cz stek 0,6; 0,7 i 1,6 mm.
Fig. 4. Kinetic resistance of granulated fodder of components with the average particle
diameter 0.6, 0.7 and 1.6 mm.
Bibliografia
Audet L. 1995. Emerging feed mill technology: keeping competitive, Animal Feed Science
and Technology 53, s. 157-170.
Behnke K. 1996. Feed manufacturing technology: current issues and challenges, Animal Feed
Science and Technology 62, s. 49-57.
Csermely J. i inni. 1997. Examination related to some important mechanical characteristics of
the fodder pellets, Hungarian Agricultural Engineering nr 10, s. 33-34.
Dozier W.A. 2001. Cost-effective pellet quality for meat birds, Feed Management, Volume
52, nr 2.
213
Grochowicz J. 1996. Technologia produkcji mieszanek paszowych. PWRiL, Warszawa.
Grochowicz J. 1998. Zaawansowane techniki wytwarzania przemysłowych mieszanek
paszowych. Pagros s. c. , Lublin.
Instrukcja obsługi testera do pasz granulowanych typ ZU-05. 2000. nin.
Mc Ellhiney R. R. 1995. Quality control in feed manufacturing, American Soybean
Association – ASA Technical Bulletin Vol. FE10-1995 EN, www.asaeurope.org/pdf/feedmanuf.pdf.
Payne J. D. 1994. Practical production aspects for higher efficiency and pellet quality of
poultry feed, American Soybean Association – ASA Technical Bulletin Vol.
PO12-1994 ww.asasea.com/ technical/po12-1994.html.
Payne J. D. 1997. Troubleshooting the pelleting Process, ASA Technical Bulletin Vol. FT401997, ww.asasea.com/technical/ft40-1997.html.
PN– 89/R–64798
PN-R-64834
Stanisz A. 1998. Przyst pny kurs statystyki. Statsoft Polska Sp. z o.o., Kraków.
Wondra K. J. i inni. 1995. Effects of particle size and pelleting on growth performance,
nutrient digestibility, and stomach morphology in finishing pigs, Journal of Animal
Science, Vol. 73, s. 757-767.
Preliminary assessment of the degree of disintegration of fodder
components, and steam pressure on kinetic resistance of granulated
Summary
This study has shown that increased pressure of steam and higher degree of feed
components’ disintegration enhances the kinetic resistance of granulated fodder.
Key words: disintegration degree, kinetic resistance
214
215